Arbeitsblatt: Hook'sche Gesetz

Klasse 9 Nawi – Mechanik – Das Hook‘ sche Gesetz! Sprungfedern in Schnellrestaurants Krafmesser Physikunterricht im Du willst in einem Schnellrestaurant eine Mahlzeit zu dir nehmen. Dazu hast du dich angestellt und kommst zunächst an einem Wagen vorbei, der nebeneinander mehrere Stapel Teller bereit hält. Alle Stapel befinden sich trotz unterschiedlicher Anzahl an Tellern in gleicher Höhe. Wenn du einen Teller von einem dieser Stapel nimmst, bewegen sich die anderen Teller des Stapels nach oben, bis der oberste Teller dieselbe Höhe erreicht hat wie der Teller, den du gerade genommen hast! Unter jedem Tellerstapel befindet sich eine Sprungfeder, deren Spannung so ausgerichtet ist, dass sich der oberste Teller stets mit dem oberen Rand des Wagens auf einer Höhe befindet. Die Tellerspender nutzen eine allgemeine Eigenschaft von Federn aus: Wenn man mit doppelter Kraft auf eine Feder einwirkt, dehnt sie sich doppelt so weit aus bzw. wird auf die Hälfte zusammengedrückt: zehn gleiche Teller drücken die Sprungfeder doppelt so stark zusammen wie fünf Teller. Federn Tellerspender ohne Verkleidung, Der englische Physiker Robert Hooke hat diese Eigenschaft von Federn 1678 entdeckt. Er formulierte: Wie die Spannung, so die Kraft. Hookeches Gesetz Die Federkonstante ist ein Maß für die Zug oder Druckkraft einer Feder. Die Kraft ist innerhalb eines gewissen Bereichs der Verlängerung einer Schraubenfeder proportional: F oder konst. ist ein Maß für die Härte der Feder und wird Federhärte bzw. Federkonstante genannt. Die Kraft F, die auf eine Feder wirkt, ist gleich dem Produkt aus Federkonstante und dem Weg s, um den sie gedehnt wird. Eine Feder mit kleiner Federkonstante ist also eine weiche, da man wenig Kraft braucht um sie zu dehnen. Die Federkonstante wird in der Einheit Newton Meter N/m) angegeben. Aufgaben: 1. Wozu braucht man eine Federkonstante? Nenne praktische Beispiele, bei der dies eine Rolle spielt! Klasse 9 Nawi – Mechanik – Das Hook‘ sche Gesetz! 2. Notiere dir die wichtigsten Informationen als Merksatz! 3. Eine Schraubenfeder verlängert sich um 20 cm, wenn ein Körper mit der Kraft 6 angehängt wird. Wie lautet die Federkonstante? 4. Welche Kraft muss wirken, wenn die Feder um 13 cm gedehnt wird? FEDERKONSTANTE Symbol: Formel: Einheit: [D] Federkonstante: 1. Gegeben: F6N 20 cm 0,2 Gesucht: Formel D Rechnung: 30 Antwortsatz: Die Federkonstante beträgt 30 N/m 2. Gegeben: D 30 N/m 13 cm 0,13 Gesucht: Formel F D s Rechnung: F 30 0,13 3,9 Es wird eine Kraft von 3,9 benötigt. 1